Powerline Communications (PLC)

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1 Powerline Communications (PLC) Junio 2004

2 ÍNDICE INTRODUCCIÓN FUNCIONAMIENTO DE LA TECNOLOGÍA PLC TIPOS DE TECNOLOGÍA PLC Tecnología PLC de control (Control PLC) Tecnología PLC de acceso (Access PLC) Tecnología PLC para LAN (In-house PLC) La línea de energía como medio de transmisión El nivel físico (PHY) El nivel MAC Equipos y Empresas de HomePlug BENEFICIOS DE LA TECNOLOGÍA PLC Ancho de banda Aprovechamiento del cableado existente Servicios múltiples Ubicuidad PROBLEMAS CON LA TECNOLOGÍA PLC Oposición de los radioaficionados Rentabilidad Incompatibilidad Falta de reglamentación i -

3 5. COMPARACIÓN DE PLC CON OTRAS TECNOLOGÍAS Tecnologías de acceso (Access technologies) Acceso discado (Dial-up) ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) HFC (Hybrid Fiber/Coax) WLL (Wireless Local Loop) FTTH (Fiber to the Home) Comparación de las tecnologías de acceso Tecnologías para LAN (In-house technologies) Redes IEEE (Ethernet) Redes HomePNA (Home Phoneline Networking Alliance) Redes IEEE (Wireless LAN) Comparación de las tecnologías para LAN PRESENCIA DE LA TECNOLOGÍA PLC EN EL MUNDO La tecnología PLC en Europa OPERA (Open PLC European Research Alliance) La tecnología PLC en los Estados Unidos La tecnología PLC en Japón La tecnología PLC en el resto del mundo CONCLUSIONES FUENTES CONSULTADAS ii -

4 INTRODUCCIÓN La red eléctrica es la más extensa del mundo, está formada por miles de kilómetros de cable, llega a millones de personas y ofrece servicios incluso a aquellos lugares donde no hay teléfono. Utilizar esa extensa red para la transmisión de voz y datos, conectarse a Internet a gran velocidad y usar la línea telefónica en cualquier enchufe no es una quimera o una historia de ciencia ficción, es una realidad tangible que se llama Powerline Communications (PLC). Este informe tiene como objetivo explicar el funcionamiento de la tecnología PLC, considerando los tres tipos que existen en la actualidad (PLC de control, PLC de acceso y PLC para LAN), describir los beneficios de esta tecnología y los problemas que la amenazan, comparándola con otras tecnologías de redes, y señalar la presencia de la tecnología PLC en el mundo y sus perspectivas en el futuro. 1. FUNCIONAMIENTO DE LA TECNOLOGÍA PLC A través del acondicionamiento de la infraestructura existente, por los cables eléctricos pueden transmitirse la conocida señal de 50/60 Hz usada como fuente de energía y señales de mucha mayor frecuencia usadas para la transmisión de datos. La señal PLC va modulada entre 1,6 y 40 MHz dependiendo del sistema, ya que actualmente no hay un único estándar, sino un grupo de sistemas diferentes e incompatibles entre sí. Básicamente se usan 3 tipos de modulación: DSSSM (Direct Sequence Spread Spectrum Modulation): puede operar con baja densidad de potencia espectral (PSD). OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplex): usa un gran número de portadoras con anchos de banda muy estrechos (p. e. Codengy y DS2) GMSK (Gaussian Minimum Shift Keying): es una forma especial de modulación en banda estrecha (p. e. Ascom). Las velocidades de transmisión difieren con cada tecnología, pero las certificaciones más comunes utilizan velocidades de 14 Mbps y 45 Mbps, aunque se espera llegar a velocidades mayores que 200 Mbps en poco tiempo 1. 1 Según fuera informado por Ramón García Rancel, de la empresa valenciana DS2, durante la ponencia "Tecnología PLC: Estado del arte, capacidad y perspectivas" en la jornada Mercado, Tecnología y Proyectos sobre PLC para el hogar y los negocios celebrada el 14 de enero de 2004 en Madrid - 1 -

5 2. TIPOS DE TECNOLOGÍA PLC Según su aplicación, la tecnología PLC se puede dividir en tres tipos: PLC de control, PLC de acceso (Access PLC) y PLC para LAN (In-house PLC) Tecnología PLC de control (Control PLC) Inicialmente empleada por las compañías de electricidad para controlar sus equipos usando las líneas de energía como líneas de transmisión, esta tecnología logró luego difusión en la industria y en los hogares, dando lugar a lo que se denomina "domótica" (tecnología de la automatización y el control del hogar). Por ejemplo, el sistema X-10 es un estándar "de facto" que data de 1978, cuando fueron lanzados el Sears Home Control System y el Radio Shack Plug'n Power System. Los sistemas que utilizan esta tecnología permiten controlar la climatización, los juegos de luces, las persianas, el gas, la alarma, etc. La tecnología PLC de control opera debajo de los 500 KHz (en particular, el estándar X-10 opera a 120 KHz) Tecnología PLC de acceso (Access PLC) Desde los centros de generación de electricidad a los núcleos de población hay grandes redes de transporte conocidas como redes de alta tensión. En las ciudades suele haber grandes centros que cambian esta electricidad de alta tensión a unos parámetros más manejables. Allí se inicia una segunda red, de media tensión, que trabaja entre los y los voltios. Todos los aparatos eléctricos de los hogares funcionan a 110 o 220 voltios, es por eso que existen casetas o instalaciones en los edificios o bajo la tierra que se conocen como centros de transformación, desde los cuales se distribuye la energía a los domicilios mediante una red de baja tensión en forma de estrella. Para competir con las empresas que conectan el equipo del cliente con un nodo de internet a través de la llamada "última milla" o lazo local (por ejemplo: el cable telefónico, en el caso de las empresas telefónicas, o el cable coaxial, en el caso de las empresas de televisión por cable), las empresas proveedoras de electricidad recientemente comenzaron a ofrecer acceso a internet a través de los cables de baja tensión. Los datos se transmiten empleando frecuencias entre 1,6 y 40 MHz, que normalmente no se utilizan para otros fines. En el tramo de calle se opera con las frecuencias hasta 10 MHz, por su menor atenuación de señal

6 Los equipos necesarios para implementar la tecnología PLC de acceso incluyen unidades concentradoras (cercanas a los transformadores de baja tensión) y unidades terminales de red (en el domicilio del usuario final), además de otras unidades no necesarias en todos los casos, como las unidades repetidoras. La empresa Main.net posee una arquitectura PLC de acceso denominada PLUS. Sus componentes principales son las siguientes: Unidad Concentradora (CuPlus) Esta unidad transforma la información desde el backbone a la red eléctrica y viceversa. Esta unidad comunica a la Administración de Red con el hogar a través de otras unidades de acceso. Unidad Repetidora (RpPlus), es un repetidor incremental que conecta las unidades del hogar con la red. Puede instalarse en alguna cabina en la calle e incrementa la calidad de la conexión. Terminal de red (NtPlus), es la unidad básica que provee conexión a internet entre las líneas de energía eléctrica y la PC o cualquier otro periférico. Las unidades vienen con un conector estándar a la PC (USB y Ethernet) y permiten el uso en paralelo de internet y de telefonía, utilizando un teléfono estándar analógico. Para tener banda ancha, el usuario simplemente debe enchufar la unidad a la toma eléctrica y conectarla a la PC y/o al teléfono. Figura 1: La arquitectura PLUS de Main.net - 3 -

7 2.3. Tecnología PLC para LAN (In-house PLC) Existen varias tecnologías pero la más difundida es la alianza HomePlug Powerline que creó un estándar originado en la industria norteamericana para el establecimiento de una red de alta velocidad vía líneas de energía. Es por ello que veremos con más detalle la forma en que trabaja esta tecnología La línea de energía como medio de transmisión El medio de las líneas eléctricas es un ambiente ruidoso y cambiante para la comunicación. Debido a estas variaciones en tiempo y frecuencia, la tecnología de HomePlug incluye un método efectivo y confiable permitiendo altas velocidades pero que se va ajustando según lo ruidoso y variable que sea el canal. La topología de la red de distribución de energía en un hogar es otro factor que debe considerarse. En un barrio típico el transformador de distribución provee a un reducido número de casas. Este transformador bloque la señal de datos para que no pase al resto de la red energética pero no evita que una señal de datos pase de una casa a la otro. Es decir, se genera un problema de privacidad similar al de las redes wireless. La privacidad es asegurada mediante el uso de encripción, ya que se utiliza DES (data encryption standard) de 56 bits. Todos los nodos de una misma red tienen una clave de encripción compartida. Cualquier solución confiable debe incluir un robusto nivel físico (physical layer - PHY) y un eficiente protocolo de acceso al medio (media access control - MAC). El protocolo de nivel 2, MAC, controla el acceso al medio compartido por parte de múltiples clientes. Mientras que el PHY especifica la modulación, codificación y el formato básico del paquete El nivel físico (PHY) El PHY de HomePlug utiliza multiplexación por división de frecuencias ortogonales (orthogonal frequency division multiplexing - OFDM). Es decir, es la misma técnica utilizada por la tecnología DSL. Sin embargo, en contraste con dicha tecnología, HomePlug transmite en ráfagas en lugar de un modo continuo. HomePlug utiliza además FEC mediante la codificación Viterbi y Reed Solomon, y turbo product coding (TPC) para los campos de datos de control

8 OFDM divide el canal de banda ancha en multiples subcanales ortogonales de baja velocidad. La modulación de cada canal puede hacerse de distintas formas pero el más usado es DQPSK (differential quadrature phase shift keying). Una vez en el receptor, el paquete es rearmado. El mismo tiene los siguientes campos: Figura 2: El paquete HomePlug Formado por una serie de símbolos de OFDM, el paquete del datos de HomePlug consiste en un delimitador de inicio, el payload y un delimitador de fin. El delimitador consiste en un Preamble y un Frame Control. El Preamble es elelegido de tal forma que cualquier receptor puede detectar dicho limitador aunque exista una gran interferencia. El Frame Control lleva la información del nivel MAC (longitud de paquete, status, etc). Los delimitadores son transmitidos en todos los canales. A diferencia de los delimitadores, la porción del Payload es entendida solamente por el receptor. El Payload es transmitido solamente por el conjunto de canales previamente convenidos en el proceso de adaptación. Debido se utilizarán solamente los canales menos ruidosos evitándose códigos de corrección de errores muy pesados. El proceso de adaptación al canal ocurre cuando los clientes acceden al medio por primera vez y ocasionalmente luego de ello (basándose en un timeout o al detectarse variaciones en el canal). Cualquier nodo puede iniciar este proceso con otro nodo de la - 5 -

9 red. La adaptación es bidireccional y deriva en la configuración del grupo de canales, la modulación y el FEC usados para las siguientes transmisiones. El proceso de adaptación tiene tres grados de libertad: Desecho de canales ruidosos. Selección de la modulación para los canales individuales (DBPSK ó DQPSK). Selección del código de corrección de errores. El nivel PHY de HomePlug ocupa la banda de 4.5 a 21 Mhz. El bit rate utilizando modulación DQPSK con todas las portadoras activas es de 20 Mbps. El bit rate entregado al nivel MAC (quitando FECs y encabezados) es de aproximadamente 14 Mbps El nivel MAC El protocolo de MAC usado es una variante del protocolo CSMA/CA (carrier sense multiple access with collision avoidance). El estándar especifica el protocolo carrier sense multiple access with collision avoidance (CSMA/CA). En este protocolo, al igual que en CSMA/CD, cuando un nodo tiene un paquete a transmitir, primero escucha para asegurarse de que ningún otro nodo esté transmitiendo. Si el canal está libre, entonces transmite el paquete. Si no, elige un factor al azar; el cual determina la cantidad de tiempo que el nodo debe esperar hasta que se lepermite transmitir su paquete. La detección de la colisión, como se emplea en Ethernet, no se puede utilizar ya que cuando un nodo está transmitiendo no puede oír ningún otro nodo en el sistema, puesto que su propia señal se tapará cualquier otra que llegue a él. Siempre que un paquete deba ser transmitido, el nodo que transmite primero envia un paquete corto de ready-to-send (RTS) que contiene la información sobre la longitud del paquete e indica que está listo para transmitir. Si el nodo de recepción oye el RTS, responde con otro paquete corto de clear-to-send (CTS) indicando que está listo para recibir. Después de este intercambio, el nodo que transmite envía su paquete. Cuando el paquete se recibe con éxito, según lo determinado por el CRC, el nodo de recepción transmite un paquete de reconocimiento (ACK). Si el transmisor no recibe el ACK, asume que hubo una colisión. El receptor puede enviar un FAIL si no tiene los suficientes recursos como para procesar el paquete o puede enviar un NACK indicando que el paquete recibido contenía errores que no pudieron ser corregidos por el FEC. HomePlug utiliza un mecanismo llamado VCS (virtual carrier sense) y un Contention Resolution Protocol para reducir al mínimo el número de colisiones. Al - 6 -

10 recibir un Preamble, el receptor procura recuperar el Frame Control. El Frame Control indica si el delimitador es un comienzo de trama, fin de trama o del delimitador de respuesta. El comienzo de los Frame Control especifica la duración del Payload que sigue, mientras que los otros delimitadores definen implícitamente donde termina la transmisión. Así, si un receptor puede descifrar el Frame Control en el delimitador, puede determinar la duración para la cual el canal será ocupado por esta transmisión, y fija su VCS hasta que esta termina. Si no puede decodificar el Frame Control, el receptor asume que el paquete transmitido es de la duración máxima posible y setea su VCS de esa forma. En este caso, puede recibir un delimitador de fin de trama y por lo tanto corregir su VCS. Cuando un nodo completa su transmisión, los otros nodos que tienen paquetes encolados transmiten su prioridad en un intervalo preestablecido, determinado así quién debe transmitir primero. Un concepto erróneo bastante frecuente es pensar que este esquema tiene una potencial latencia sin límites. En el nivel MAC, la latencia está limitada con el descarte de paquetes que no fueron enviados en el tiempo requerido por la aplicación. El porcentaje de paquetes descartados es lo suficientemente bajo como para ser tolerado por aplicaciones tales como VoIP o Streaming Media Equipos y Empresas de HomePlug Existe gran cantidad de empresas y equipos certificados por HomePlug. Este es un listado de algunas empresas que participan de la alianza: Panasonic, Cogency, DS2, Comcast, Earthlink, Electricité de France, France Telecom, Micro-Star Int'l Co., Ltd., Mitsubishi Electric Corporation, Motorola, Sony Corporation, Gigafast, Inc., Linksys, Matsushita Electric Works R&D Laboratory, Inc., Sanyo Electric Co., Ltd., etc. Como ejemplo para realizar una red LAN en Argentina, se pueden adquirir los siguientes equipos Linksys (ahora perteneciente a Cisco) en proveedores locales: PLUSB10 PowerLine USB Adapter U$ PLEBR10 Powerline Etherfast 10/100 Bridge U$ PLERT10 Powerline EtherFast10/100 Router U$

11 Estos equipos pueden utilizarse en una red como la siguiente: Figura 3: Una LAN con tecnología HomePlug 3. BENEFICIOS DE LA TECNOLOGÍA PLC Entre los muchos beneficios de la tecnología PLC se destacan su gran ancho de banda, el aprovechamiento del cableado existente, los servicios múltiples que permite y su ubicuidad Ancho de banda Con el estándar HomePlug 1.0 operando a 14 Mbps, la tecnología PLC es adecuada para implementar una LAN, aunque ese ancho de banda no impresione demasiado (comparado, por ejemplo, con los 1000 Mbps de la Gigabit Ethernet). En cambio, la tecnología PLC de acceso permite navegar por internet a alta velocidad. Las implementaciones comerciales 2 ofrecen en la actualidad anchos de banda 2 Por ejemplo, Speed-Web (servicio ofrecido en Austria por Linz Strom GmbH) permite actualmente (junio de 2004) navegar en internet a 256 Kbps (cuesta 24 por mes), 375 Kbps (cuesta 42 por mes) o 768 Kbps (cuesta 78 por mes) - 8 -

12 comparables a los de otras tecnologías de banda ancha (ADSL o cable), mientras que en algunas implementaciones experimentales se habla de velocidades bastante mayores Aprovechamiento del cableado existente Como la red eléctrica ya está implementada, no es necesario ningún tipo de obra civil. Para implementar la tecnología PLC (tanto la tecnología de acceso como la tecnología para LAN), la mayor parte del cableado existente puede aprovecharse, y solamente es necesario su reemplazo si las redes están deterioradas, los cables se encuentran en mal estado o tienen empalmes mal hechos Servicios múltiples Entre las aplicaciones que provee la tecnología PLC se encuentran - además del acceso a internet - la telefonía integrada con datos, la creación de redes privadas, las aplicaciones multimedia (videoconferencia, televisión interactiva, radio y música, juegos en red) y la domótica Ubicuidad Como ya fue mencionado anteriormente, la red eléctrica es la más extensa del mundo, está formada por miles de kilómetros de cable, llega a millones de personas y ofrece servicios incluso a aquellos lugares donde no hay teléfono. Pero no sólo en grandes extensiones territoriales puede observarse la ubicuidad de la tecnología PLC: cualquier lugar de la casa con un enchufe es suficiente para estar conectado, ahorrando el usuario los costos y molestias en instalación y tendido de cables. 4. PROBLEMAS CON LA TECNOLOGÍA PLC Existen muchas posturas sobre la tecnología PLC: mientras que algunos la defienden diciendo que será el próximo pilar de la banda ancha y que llegará a los lugares en donde el cablemódem y el ADSL no existen, algunas personas la ven como 3 La empresa valenciana DS2 es líder mundial en diseñar y desarrollar circuitos integrados que permiten construir equipos que proporcionan hasta 45 Mbps (distribuidos en 27 Mbps de bajada y 18 Mbps de subida) y siendo esta comunicación compartida por todos los usuarios que dependen del mismo repetidor. Esto indica que si en un repetidor concurren 100 conexiones la velocidad teórica de bajada es de 270 Kbps, pero si las conexiones son 10 la velocidad será de 2,7 Mbps. Ahora mismo (primer semestre de 2004) están desarrollando unidades beta de la siguiente versión, cuyo objetivo es proporcionar 200 Mbps

13 un potencial enemigo de las comunicaciones de onda corta. Además de ese problema, la tecnología PLC también debe enfrentar dificultades de rentabilidad, incompatibilidad y falta de reglamentación Oposición de los radioaficionados Un sistema de cableado con múltiples conductores por los que circula una señal variable se comporta como una antena, pudiendo por lo tanto radiar o recibir señales si no se toman las medidas adecuadas. La tecnología PLC de control no implica un riesgo significativo de interferencia para el funcionamiento de otros sistemas, como la radio de onda corta. Es una tecnología bien conocida, con productos que llevan muchos años en el mercado. Las tecnologías PLC de acceso y PLC para LAN, por el contrario, están aún en una fase experimental en la mayoría de los países. Los estudios realizados por radioaficionados en Europa, Japón y Estados Unidos dejan dudas sobre estas tecnologías, pues la consideran riesgosa para las comunicaciones de onda corta que emplean los servicios de emergencias, protección civil, radioaficionados y comunicaciones aeronáuticas y marítimas. Las campañas en contra de la tecnología PLC de acceso alejan a los potenciales clientes, y muchas de las primeras empresas que ofrecieron el servicio PLC de acceso debieron cancelarlo poco tiempo después, como la alemana RWE (Rheinisch Westfälischen Elektrizitätswerk), que abandonó el servicio en Rentabilidad Aunque una tecnología funcione es imprescindible desarrollar modelos de negocio viables. Allí donde no llega el ADSL o el Cablemódem, esto es, en zonas rurales, la tecnología PLC tendría que ser un éxito de despliegue. Pues bien, nada más lejos de la realidad. En cada Centro de Transformación (CT), sea en zona urbana (subterráneo, normalmente) o en zona rural (principalmente aéreo), se necesita de un equipamiento que tiene un coste de instalación y mantenimiento no despreciable. Si tenemos en cuenta que, en las zonas urbanas, una línea de baja tensión es compatida por unos 150 a 200 clientes, mientras que en las zonas rurales un transformador de poste alimenta a unos 5 a 10 clientes, está claro que en las zonas rurales no se sostiene el modelo de negocio para su despliegue. No es rentable instalar ese equipamiento para que uno o dos clientes se den de alta

14 4.3. Incompatibilidad Un problema de la tecnología PLC es la existencia de múltiples sistemas incompatibles entre sí. Por ejemplo, la normativa europea divide las frecuencias en dos rangos: de 2 a 10 MHz para la tecnología PLC de acceso y de 10 a 30 MHz para la tecnología PLC para LAN, mientras que la tecnología HomePlug norteamericana emplea la banda entre 4,5 y 21 MHz para redes intravivienda Falta de reglamentación Uno de los asuntos que más preocupa a fabricantes y a futuros proveedores de servicios PLC es el de la legislación. Para Francesco Cota, de Ascom, "en estos momentos el problema es legislativo, no tecnológico. No hay una legislación específica y, sin embargo, sí muchos lobbies implicados. A falta de una normativa, las compañías no pueden ser agresivas, ni siquiera en los países donde ya se está comercializando. El principal problema son las emisiones, ya que ahora hay mucha sensibilidad sobre la cuestión. Tanto la Unión Europea como los estados miembros se están planteando una regulación sobre este asunto" COMPARACIÓN DE PLC CON OTRAS TECNOLOGÍAS Dado que PLC tiene aplicación como tecnología de acceso y como tecnología para LAN, para compararla con otras tecnologías es conveniente hacerlo por separado: primero se la puede comparar con otras tecnologías de acceso, y luego con otras tecnologías para LAN Tecnologías de acceso (Access technologies) El acceso a las redes de datos (particularmente a la internet) es un desafío que se viene enfrentando desde hace varios años. El problema fundamental está en desarrollar tecnologías que permitan altas velocidades en la última milla, a través de diversos medios de transmisión como el par trenzado telefónico, el cable coaxial de las redes de televisión por cable, el espacio radioeléctrico y, últimamente, la fibra óptica. 4 Citado el 4/1/2002 en "Comunicaciones World" (http://www.idg.es/comunicaciones)

15 Acceso discado (Dial-up) Dial Up es el servicio convencional de acceso a Internet que utiliza un módem telefónico y una línea telefónica para establecer la conexión. Esta conexión tiene un límite de 56 Kbps de DownStream y 33.6 Kbps de UpStream, por lo que no se la considera una tecnología de banda ancha. A diferencia de otros países donde la tarifa es plana, en la República Argentina el costo depende de cuántos pulsos telefónicos se utilicen durante la conexión ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) Es una tecnología que transforma las líneas telefónicas normales en líneas digitales de alta velocidad aumentado considerablemente la velocidad de conexión a Internet. Es necesario que se instale un pequeño dispositivo en la entrada de la línea llamado splitter, para dividir la línea normal en tres canales; uno será utilizado para la conexión telefónica de voz normal y dos más serán utilizados para la transmisión de datos en la conexión a Internet. Los dos canales de datos son asimétricos, es decir, no tienen la misma velocidad de transmisión de datos. El canal de recepción de datos tiene mayor velocidad que el canal de envío de datos. Esto permite alcanzar mayor velocidad en el sentido red-usuario, ya que en conexiones a Internet la información recibida por el usuario es mucho mayor que la enviada. Actualmente, esta tecnología es la de mayor difusión dentro del mercado mundial de banda ancha, ofreciendo a los abonados anchos de banda HFC (Hybrid Fiber/Coax) Es una red de telecomunicaciones por cable que combina la fibra óptica y el cable coaxial como soporte de la transmisión de las señales. Esta se compone básicamente de cuatro partes: la cabecera, la red troncal, la red de distribución y el bucle de abonados. La cabecera es el centro desde el que se gobierna todo el sistema. Su complejidad depende de los servicios que ha de prestar la red, por ejemplo, para el servicio básico de distribución de señales unidireccionales de televisión (analógicas, dígitales) dispone de una serie de equipos de recepción de televisión terrenal, vía satélite

16 y de microondas, así como de enlaces con otras cabeceras o estudios de producción. Por otra parte las señales analógicas se acondicionan para su transmisión por el medio del cable y se multiplexan en frecuencia en la banda comprendida entre los 86 y los 606 MHz; las señales dígitales de vídeo, audio y datos que forman los canales de televisión digital se multiplexan para formar el flujo de transporte MPEG (Motion Picture Expert Group). La cabecera también se encarga de monitorizar la red y supervisar el funcionamiento. El monitorizado se esta convirtiendo en un requerimiento básico de las redes de cable, a causa de la complejidad de las nuevas arquitecturas y a la sofisticación de los nuevos servicios que transportan, que exigen de la red una fiabilidad muy alta. Otras de las funciones que se realizan en la cabecera se relacionan con la tarifación y control de los servicios prestado a los abonados. La red troncal suele presentar una estructura en forma de anillos redundantes de fibra óptica que une a un conjunto de nodos primarios. Esta estructura emplea frecuentemente tecnología PDH o SDH (Jerarquía Digital Plesiócrona y Jerarquía Digital Síncrona) que permite construir redes basadas en ATM (Modo de Transferencia Asíncrono). Los nodos primarios alimentan a otros nodos (secundarios) mediante enlaces punto a punto o mediante anillos. En los nodos secundarios las señales ópticas se convierten a señales eléctricas y se distribuyen a los hogares de los abonados a través de una estructura tipo bus de coaxial. La red de distribución tiene por misión multiplexar la información ya sea proveniente de distintos proveedores de servicios o distintos usuarios, y adaptar el sistema de transporte a las características específicas de bucle de abonado. Generalmente el sistema de distribución enlaza los grandes nodos de conmutación con los nodos de distribución que son los responsables de recolectar o distribuir la información de los usuarios. Los nodos de distribución se sitúan físicamente en las manzanas de las grandes ciudades ofreciendo aproximadamente servicios a un millar de usuarios. El medio físico de transporte que une los nodos de conmutación con los de distribución continúa siendo la fibra óptica. El sistema de distribución también puede albergar centros intermedios de almacenamiento digital, que sirvan para descongestionar los servidores de información de los proveedores de servicios. A los nodos de distribución también se les denomina cabecera de red de distribución

17 El bucle de abonado interconecta los dispositivos del cliente con la cabecera. Desde el punto de vista topológico existen diversas posibilidades de interconexión de los usuarios con la cabecera de red, topologías en estrella, bus, árbol, etc. La más usual es la de árbol y ramas ya que mantiene la antigua topología de la red de TV por cable WLL (Wireless Local Loop) Es un sistema en el cual la central de comunicaciones local y los suscriptores, se conectan usando la tecnología de radio bases en lugar de hacerlo a través de cables. Los servicios de acceso de WLL generalmente están basados en tipos diferentes de tecnologías: análogas o digitales, LMDS, o distintos sistemas desarrollados para aumentar las capacidades de la telefonía inalámbrica. El sistema WLL fijo tiene cuatro usos potenciales: para llevar los servicios de telefonía a las áreas desatendidas en el mundo; para proveer de servicios avanzados a las áreas de negocios; para reemplazar los sistemas cableados en las zonas comerciales y residenciales; y como una alternativa de tecnología de bucle local para mercados nuevos o liberalizados. WLL está siendo implementado en países en desarrollo que no cuentan con sistemas de cableados adecuados. De manera que WLL ofrece las ventajas de una instalación y configuración rápida, lo cual elimina los altos costos asociados al tendido de cables. El término Wireless Local Loop, también es usado para referirse a sistemas móviles de bajo poder. Semejantes sistemas están típicamente basados en microteléfonos de uso dual que pueden ser operados a través de estaciones bases de la red de la oficina o del hogar para uso de telefonía inalámbrica y a través de la red pública cuando los usuarios están fuera del alcance de la estación base matriz. Los costos en infraestructura tienden a ser menores que la de los sistemas celulares, ya que las estaciones base son más simples; sin embargo, la movilidad de tales sistemas tiende a ser limitada ya que las celdas son más pequeñas y están restringidas a un área geográfica específica. Ejemplo de este tipo de sistemas, son el Personal Access Communications System (PACS) y Personal Wireless Telecommunications (PWT), ambos implementados en los Estados Unidos de Norteamérica; Digital Enhanced Cordless Telephone (DECT), intensamente utilizado en Europa; Cordless Telephony Generation 2 (CT2) y CT2Plus, usados en Singapur, Hong Kong, Canadá y algunos países europeos; y el Personal Handyphone System (PHS), usado en Japón

18 FTTH (Fiber to the Home) Es una simple y segura solución que elimina los actuales cuellos de botella en la parte más importante de la red: la última milla. El ancho de banda, calidad de transmisión y la capacidad de crecimiento y bajo costo de instalación son las cuatro claves que ofrece la tecnología FTTH. Entrega conexión de banda ancha a la velocidad de la luz. La calidad de la transmisión en otras tecnologías puede ser afectada por influencias externas. Una conexión de fibra óptica no es afectada por ningún factor externo como puede ser la interferencia eléctrica y radiación, dando así una transmisión optima de la información. En algunos países como Italia y Japón ya se está implementado esta tecnología por compañías como Pirelli Comparación de las tecnologías de acceso Considerando el costo para el usuario, la performance y la difusión en el mercado mundial, las tecnologías de acceso existentes actualmente pueden sintetizarse en el siguiente cuadro: TECNOLOGIA COSTO PERFORMANCE DIFUSION EN EL MERCADO MUNDIAL ACCESO DISCADO (Dial-Up) * * ***** ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) ** *** **** HFC (Hybrid Fiber/Coax) ** *** **** WLL (Wireless Local Loop) *** ** *** FTTH (Fiber to the Home) ***** ***** * PLC (Powerline Communications) ** **** ** Tabla 1: Tecnologías de acceso 5.2. Tecnologías para LAN (In-house technologies) Entre las muchas tecnologías para LAN existentes actualmente, PLC principalmente enfrenta la competencia de las redes IEEE (Ethernet), HomePNA (Home Phoneline Networking Alliance) e IEEE (Wireless LAN)

19 Redes IEEE (Ethernet) Ethernet es la LAN más común hoy en día. Sus variantes más populares son las que utilizan cable UTP (unshielded twisted pair): la Ethernet 10Base-T (con transmisión a 10 Mbps) y la Fast Ethernet 100Base-TX (con transmisión a 100 Mbps, si el cable es de categoría 5), aunque la Gigabit Ethernet 1000Base-T (con transmisión a 1000 Mbps, también por cable UTP de categoría 5) va ganando cada vez más aceptación. Las computadoras en una LAN de este tipo están equipadas con placas de red o NIC (network interface card), y los elementos necesarios para comunicarlas pueden ser tan simples como un único cable (cuando solamente deben conectarse dos computadoras), o tan complejos como múltiples hubs, switches y routers, con sus correspondientes cables y tomas de pared RJ-45 (como en la mayoría de las redes corporativas) Redes HomePNA (Home Phoneline Networking Alliance) A diferencia de las redes Ethernet (por cuyos cables UTP solamente circulan tramas Ethernet), en las redes HomePNA se aprovecha el cableado telefónico existente para trasmitir datos, además de voz. Para ello, se utiliza FDM (frequency-division multiplexing). Mediante esta técnica, los datos y la voz se trasmiten en frecuencias distintas por el mismo cable, alcanzándose velocidades de transmisión de 1 Mbps en HPNA 1.0 y 10 Mbps en HPNA 2.0. En este tipo de LAN, cada computadora está equipada con un adaptador que posee una ficha RJ-11, a través de la cual se enchufa a la red con la misma facilidad con que se conecta un teléfono Redes IEEE (Wireless LAN) Cuando no se desea utilizar cables para conectar las computadoras de una LAN, la opción más usual es adoptar la tecnología inalámbrica IEEE (Wireless LAN). En este tipo de LAN, las computadoras se comunican mediante señales de radio. Las dos LANs inalámbricas más difundidas son las que siguen las normas b (con transmisión a 11 Mbps) y g (con transmisión a 54 Mbps). Ambas tecnologías utilizan la frecuencia de 2.5 GHz

20 Para formar parte de una LAN , cada computadora debe estar provista de una placa de red inalámbrica. Muchas computadoras portátiles de última generación ya vienen equipadas con ella. Las LAN inalámbricas pueden operar en dos modos: ad-hoc e infrastructura. En el modo ad-hoc, las computadoras se comunican directamente entre sí. En el modo infrastructura, todo su tráfico pasa a través de un punto de acceso inalámbrico (un dispositivo de hardware ubicado en óptima posición, que actúa como un punto central, y es capaz de proveer acceso de red inalámbrica a un área circundante) Comparación de las tecnologías para LAN En el siguiente cuadro se comparan algunas características de las tecnologías para LAN mencionadas anteriormente: Ethernet (10Base-T) Máxima velocidad de transmisión 10 Mbps Ejemplo de adaptador para PC (8 de mayo de 2004 en: shopping.com) 3Com EtherLink 10 PCI TPC (3C900B-TPC) U$ U$14.00 Requiere hardware adicional para conectar más de 2 PC Sí, hub(s) o switch(es) Requiere instalar cableado Sí (UTP) Ethernet 802.3u (100Base-TX) 100 Mbps NetGear FA311 U$ U$27.95 Sí, hub(s) o switch(es) Sí (UTP-categoría 5) Ethernet 802.3z (1000Base-T) 1000 Mbps Trendware TEG-PCITXR U$ U$22.75 Sí, hub(s) o switch(es) Sí (UTP categoría-5) HPNA Mbps EZ Connect SMC2821USB U$ U$61.47 No No (aprovecha el cable telefónico) Wireless b 11 Mbps Intel Xterasys XN-2511B U$ U$23.00 No No (es inalámbrica) Wireless g 54 Mbps Trendware (TEW-423PI) U$ U$42.99 No No (es inalámbrica) HomePlug Mbps NetGear Powerline XA601 U$ U$ No No (aprovecha el cable de la red eléctrica) Tabla 2: Tecnologías para LAN

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